学科Ⅳ（構造）
一級建築士 令和6年度 学科Ⅳ（構造） 問25
問題・正答・学習用解説
問題
建築物の耐震設計に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。選択肢
正答と解説
正答：（3）
正答の考え方
選択肢3は、長周期の建物に対する硬質地盤と軟弱地盤の比較が逆です。一般に、設計用一次固有周期が長い建物では、軟弱地盤に建つ場合の方が、振動特性係数が大きくなり、必要保有水平耐力も大きくなります。必要保有水平耐力は、大地震に対して建物に要求する水平抵抗の基準値です。
固有周期は建物が1往復揺れる時間、は建物の周期と地盤の性質を反映して設計用地震力を調整する係数です。硬い地盤は比較的短周期、軟らかい地盤は比較的長周期の揺れに関係し、長周期の建物では軟弱地盤の影響を大きく見込む側になります。
必要保有水平耐力は
で表し、にはのようにが掛かります。は構造の変形能力など、は形の偏りなどを反映する係数です。同じ建物重量や他の係数で比較するなら、が大きいほど要求値も大きくなります。「硬い地盤なら揺れを強く伝えるはず」と材の硬さだけから判断せず、地盤と建物それぞれの周期の関係を見ることが必要です。
各選択肢の解説
選択肢1
（1）適切です。耐力壁は地震力で倒れようとするため、一方の基礎を押し、反対側を引き上げる作用を生みます。壁のコンクリートや鉄筋がまだ耐えられても、基礎の浮上りが先に生じれば、それ以上の水平力を負担する仕組みが変わり、壁を含む架構の耐力を制限する場合があります。壁断面だけの強度と、基礎・地盤までを含む抵抗は別です。基礎の重さ、上からの鉛直荷重、杭の引抜き抵抗なども関係します。
選択肢2
（2）適切です。剛性率が小さい階は、他の階に比べて横へ変形しやすい階です。上の階があまり変形せず、その階だけが大きくずれると、柱や壁の損傷が集中して層崩壊へつながりやすくなります。例えば1階に店舗や駐車場を設け、上階より壁が少ない建物では注意が必要です。建物全体で壁の量が多いことだけでは防げず、高さ方向に急な硬さの変化がないかを確認します。
選択肢3
（3）長周期の建物では一般に、軟弱地盤の方が必要保有水平耐力が大きくなる、と訂正します。設計用の振動特性係数は、地盤が軟らかい場合、より長い周期まで大きな値を取るためです。短周期の範囲では地盤種別によるの差が現れない場合もあり、「どんな建物でも軟弱地盤なら必ず同じ倍率で大きい」という意味ではありません。本問で指定した、一次固有周期が長いという条件が判断の鍵です。
選択肢4
（4）適切です。安全限界固有周期は、初期のひび割れがない硬い状態の周期をそのまま使うのではなく、保有水平耐力時に各階がどれだけ横へ変形しているかから求めます。大きな変形では、ひび割れや降伏により建物の実効的な剛性が小さくなり、周期が長くなることがあります。限界耐力計算は、その限界状態の抵抗と変形に対応する揺れ方を用いて、地震から受ける作用と建物の能力を比較する方法です。
周辺知識
建物の地震への安全性には、部材の強さだけでなく、力の流れと変形の分布が関係します。耐力壁が十分強くても、壁脚の接合部や基礎が先に限界へ達することがあります。また、建物全体の耐力が同じでも、1階だけに変形が集中する建物と、各階へ分散して変形する建物では、崩壊の危険性が異なります。
剛性率は各階の相対的な変形しにくさを、偏心率は平面的な重さと剛性の中心のずれを調べる指標です。これらが悪い場合は、同じ地震力でも一部分への負担が大きくなりやすいため、必要な保有水平耐力にも形状の影響を反映します。強い部分の追加だけで、弱い階の集中やねじれが解消するとは限りません。
さらに、建物は大地震中にひび割れ・降伏して性質が変わります。力で変位に達した状態の実効剛性をと考えると、同じ力で大きく変形するほど柔らかいと分かります。周期は概ねに比例するため、剛性低下に応じて長くなります。初期状態と安全限界状態を分けることが、限界耐力計算の周期の理解につながります。